در پزشکی
کاربرد رادیو ایزوتوپ ها ( اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند ، ایزوتوپ های آن عنصر می نامند ــــ بارهای مثبت که همان تعداد پروتون ها می باشند را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را عدد جرمی آن می گویند ) در سه زمینه متمرکز است که عبارتند از تشخیص ، درمان و تحقیق.
به عنوان مثال P (با عدد جرمی 32  یک گسیلنده بتا با نیمه عمر 3/14  روز) برای درمان یک نوع بیماری خونی ( Polycythema  ) به کار می رود . این عنصر پس از تغذیه توسط بیـــمار ، در مغز استخوان جمع می شود و تولید سلولهای قرمز خون را کند می کند و به این ترتیب در درمان برخی بیماری های خونی موثر است.
pu ( با عدد جرمی 238 ) در ساخت تنظیم کننده قلب (گام سازPacemaker) در صنعت پزشکی کاربرد دارد. در یک قلب سالم انقباض قلب با یک پالس الکتروشیمیایی شروع می شود . انقباض از گره سینوس (Sinus Node) نزدیک به قسمت فوقانی قلب شروع می شود و به طرف پایین گسترش می یابد. در بعضی اشخاص به دلایل مختلف ، قلب به طور همزمان با پالس گره سینوس نمی زند و به همین علت یک تنظیم کننده قلب یا گام ساز که در زیر پوست کار گذارده می شود ، قلب را تحریک می کند.
برای درمان بعضی از سرطان ها AU (با عدد جرمی 198 یک گسیلنده گاما با نیمه عمر 7 / 2 روز) را به طور فیزیکی در داخل سلول های بیمار کار می گذارند . اشعه گاما سلول ها را از بین می برد و به تدریج فعالیت این طلای پرتوزا به یک سطح قابل چشم پوشی می رسد.
کاربرد ردیاب ها نیز در اکثر موارد بسیار حائز اهمیـت است . مثلا مقدار کمـــــی از NaCl   شامـــــل Na ( با عدد جرمی 24 و نیمه عمر 15 ساعت ) به داخل خون تزریق می شود . با تعقیب انباشت پرتوزایی با یک شمارشگر گایگر ، گردش خون را می توان زیر نظر گرفت . اگر مانعی سر راه جریان وجود داشته باشد ، ممکن است اکتیویته شدیدا در محل مانع کاهش یابد و به این وسیله می توان محل دقیق آن را تعیین کرد.

Tc ( با عدد جرمی 99 و عدد اتمی 43 یک گسیلنده بتا ) و Ga ( با عدد جرمی 67 و عدد اتمی 31 ) برای آشکار سازی بعضی از انواع غده های مغزی به کار رفته اند .عناصر پرتوزا بعضی از انواع غده ها را از نظر جذب ترجیح می دهند و جذب آنها می شوند . با ردیابی این جذب از خارج ، محل و نوع غده را اکثرا می توان تشخیص داد.

توریم
اطلاعات اولیه
توریم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Th و عدد اتمی 90 می‌باشد.

تاریخچـــــــه
"Jons Jacob Berzelius" شیمیدان سوئدی ، در سال 1828 توریم را کشف نمود و نام آنرا از نام Thor خدای نورس جنگ برگرفت. این فلز تا قبل از اختراع توری چراغ در سال 1885 هیچگونه کاربردی نداشت.
پیدایــــــــش
توریم در بیشتر سنگها و خاکها در مقادیر بسیار کم وجود دارد و فراوانی آن سه برابر اورانیوم بوده ،
تقریبا" به اندازه سرب متداول است. معمولا" خاک ، محتوی تقریبا" 6ppm توریم است. این عنصر
در کانی‌هایزیادی وجود دارد که رایج ترین آنها ماده معدنی فسفات توریم خاکی و کمیاب ( مونازیت )
است که حاوی تقریبا" بیش از 12% اکسید توریم می‌باشد. اندوخته‌های زیادی از این عنصر
در چندین کشور وجود دارد.
توریم 232 بسیار آهسته فروپاش می‌شود ( نیم عمر آن تقریبا" سه برابر عمر زمین است)؛ولی سایر ایزوتوپهای آن در زنجیره فرسایش خود و اورانیم وجود دارند. بیشتر این ایزوتوپهاکم‌عمر هستند و لذا خیلی بیشتر از Th-232 رادیواکتیو می‌باشند، اگرچه در مقیاسهای زیادکم‌اهمیت هستند.
خصوصیات قابل توجه
توریم ، فلزی طبیعی و تا حدی رادیواکتیو می‌باشد. شکل خالص این عنصر ، فلزی نقره‌ای رنگ است که درخشش خود را برای چند ماه حفظ می‌کند. با این حال اگر در معرض هوا اکسید شود، به‌آرامی کدر شده ، به رنگ خاکستری و در نهایت سیاه در می‌آید.
اکسید توریم ( ThO2) که توریا نامیـــــــده می‌شود، دارای یکی از بالاترین نقاط جوش در بین تمامی اکسیدهــــــا می‌باشد ( 3300درجه سانتی‌گراد ). اگرفلز توریم را در هوا حرارت دهند، محترق شده و با نور درخشان سفید رنگی می‌سوزد.
کاربردهـــا
در توری چراغهای گازی قابل حمل استفاده می‌شود. این توری‌ها درصورتی‌که در شعله گاز گرم شوند، نور خیره کننده ای تولید می‌کنند.بعنوان عنصری آلیاژ ساز در منیزیم ، موجب تقسیم نیروهای شدید و افزایش مقاومت دردماهای بالا می‌شود.
از توریم برای پوشش سیمهای تنگستن در وسایل الکترونیکی استفاده می‌شود.
از توریم ، در ساخت الکترودهای جوشکاری و سرامیکهای مقاوم در حرارتهای زیاد استفادهمی‌گردد.
اکسید آن برای کنترل اندازه تنگستن موجود در لامپها کاربرد دارد.
اکسید آن در کوره های گداز بسیار داغ آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
افزودن اکسید توریم به شیشه ، موجب افزایش ضریب شکست و کاهش پراکندگی
نور می‌شود؛ در نتیجه از آنها در لنزهای کیفیت بالای دوربین و ابزارهای علمی بهره می‌برند.
از اکسید توریم بعنوان کاتالیزور استفاده می‌شود:
در تبدیل آمونیاک به اسید نیتریک
در کراکینگ بنزین
در تولید اسید سولفوریک
قدمت سنجی بوسیله اورانیم – توریم برای تعیین قدمت فسیلهای انسان کاربرد داشته است.
بعنوان ماده ای بارورکننده برای تولید سوخت هسته‌ای کاربرد دارد.
نقش بیولوژیکی
این عنصر هیچگونه نقش بیولوژیکی شناخته شده ای ندارد.
توریم بعنوان یک سوخت اتمی
از توریم و اورانیم می‌توان بعنوان سوخت در رآکتور اتمی استفاده کرد. اگرچه خود توریم 232 شکافش‌پذیر نیست، برای تولید اورانیم 233 شکافش‌پذیر ، نوترونهای کم‌سرعت را جذب می‌کند. بنابراین مانند اورانیم 238 بارورکننده می‌باشد. از یک جنبه مهم اورانیم 233 از اورانیم 235و پلوتونیم 239 بهتر است و علت آن ، قدرت جذب بیشتر نوترون می‌باشد. بنابراین می‌توان بامواد شکافش‌پذیر دیگر ( اورانیم 235 یا پلوتونیم 239 ) یک چرخه زایا مشابه اورانیم 238 و پلوتونیم ( در رآکتورهای نوترون کم‌سرعت ) اما بسیار کارآمدتر ایجاد نمود.
توریم 233 برای تبدیل به توریم 233 یک نوترون جذب می‌کند که معمولا" توریم 233به‌صورت پروتاکتینیم 233 و بعد اورانیم 233 فروپاش می‌شود. سپس این سوخت ساطع شدهمی‌تواند از رآکتور تخلیه شود، اورانیم 233 از توریم جدا شده ، بصورت بخشی از یک چرخه سوخت بسته وارد رآکتور دیگری می‌شود.
مشکلی که درمورد هزینه گران تولید سوخت وجود دارد، تا حدی به‌علت رادیواکتیویته اورانیوم 233 است که همیشه به مقادیر کمی اورانیوم 232 آلوده است؛ مشکل مشابهی که در بازیافت توریم وجود دارد، به‌سبب خاصیت رادیواکتیو زیاد توریم 228 ، خطر تکثیراورانیم 233 بعضی سلاحها و مشکلات فنی ( که هنوز هم بطور موثر حل نشده‌اند ) در بازآفرینی می‌باشد.
قبل از تبدیل چرخه سوخت توریم بصورت تجاری ، تلاشهای زیادی باید انجام پذیرند وظاهرا" انجام این تلاشها تا زمانیکه اورانیوم فراوان وجود دارد بعید به نظر می‌رسند. با این وجود ، چرخه سوخت توریم ، با توانایی خود برای تولید سوخت غنی شده بدون نیازبه رآکتورهای نوترون پر سرعت ، پتانسیل دراز مدت قابل توجهی را در اختیار دارد.
توریم بطرز چشمگیری فراوان‌تر از اورانیم است و این عامل بسیار مهمی در حفظ انرژی هسته‌ای به حساب می‌آید. هند منابع عظیمی از توریم را در اختیار دارد و لذا با پایان دادن به اورانیوم بعنوان ماده ای ورودی ، برنامه‌های اتمی خود را برای استفاده صرفا" توریم طراحی کرده است. این طرح دشوار مستلزم هر دو رآکتورهای بارور حرارتی و سرعتی می‌باشد.
ایزوتوپهــــــا
توریم بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Th-232 و 25 رادیوایزوتوپ می‌باشد که فراوان‌ترین یا پایدارترین آنها توریم 232 با نیم عمر 14,05 میلیارد سال ، توریم 230 با نیمه عمر 75380 سال ، توریم229 با نیمه عمر 7340 سال و توریم 228 با نیمه عمر 1,92 سال هستند. مابقی ایزوتوپهای آن ، دارای نیمه عمری کمتر از 30 روز هستند که اکثر آنها نیمه عمرشان کمتر از 10 دقیقه است. همچنین توریم دارای 1 حالت متا است. ایزوتوپهای توریم از نظر وزن اتمی بین amu 212 (توریم 212) و
amu 236(توریم 236) قرار دارند.
هشدارهــــــــا
فلز توریم پودر شده اغلب آتش‌زا می باشد و باید با احتیاط با آن کار شود. توریم با تولید نهایی تورون که ایزوتوپی از رادون می‌باشد ( Ra-220 ) فروپاشیده می‌شود. گاز رادون خطر تابش دارد، لذا تهویه مناسب مکانی که در آن توریم نگهداری یا با آن کار می‌شود، ضروری است. تماس با توریم درهوا خطر ابتلا به سرطانهای ریه ، پانکراس و خون را افزایش می‌دهد. تماس درونی با این عنصر خطر ابتلا به بیماری‌های کبدی را در پی دارد.
کادمیوم و نقش آن در فناوری هسته ای
خصوصیات
کادمیم یک عنصر شیمیایی با نماد Cd و عدد اتمی 48 است. کادمیم فلزی دو ظرفیتی است نرم ، چکش خوار ، انعطاف پذیر و به رنگ سفید مایل به آبی که با چاقو به راحتی بریده می شود. این عنصر از بسیاری جهات شبیه روی است. در گروه 12 جدول تناوبی بین روی و جیوه قرار دارد در به حالت اکسید +2 در طبیعت یافت شده و همانند جیوه درجه ذوب پایینی دارد، این عنصر در سال 1817 توسط دو دانشمند آلمانی به نامهای استرومیر(Stromeyer) و هرمان (Herman) در ناخالصی کربنات روی یافت شد. بر خلاف دیگر فلزات، کادمیم در برابر زنگزدگی مقاوم بوده و در نتیجه به عنوان یک لایه محافظ زنگزدگی بر روی دیگر فلزات استفاده می شود، قابل حل در آب نبوده و قابل اشتعال نیست.
کاربردهای کادمیوم در صنایع
کادمیم کاربردهای زیادی در صنعت دارد که یکی از مهمترین آنها در صنعت باتری سازی است. در سال 2009، 86% استفاده کادمیم در تولید باتریهای شارژی نیکل- کادمیم بوده. دیگر موارد کاربرد این فلز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
* آبکاری الکتریکی کادمیم که در صنایع هوایی برای جلوگیری از زنگزدگی به کار گرفته می شود.
* در بعضی از نیمه رساناها همانند سولفید کادمیم، سلنید کادمیم و تلورید کادمیم بعنوان حسگر نوری یا سلول های خورشیدی استفاده می شود.
* در تولیدPVC  بعنوان یک تثبیت کننده عمل می کند.
* در انواع لحیم  کاری مورد استفاده قرار می گیرد.
* در تولید رنگدانه ها: سولفید کادمیم در رنگدانه زرد ،سلنید کادمیم در رنگدانه قرمز استفاده می شود. این رنگدانه ها سمی بوده و در هنگام استفاده باید مراقب دست و پوست بوده تا جذب بدن نشود.
* در بیولوژی بعنوان کانالهای وابسته به ولتاژ کلسیم از شار یونی کلسیم استفاده می شود.
ایزوتوپهای ساخته شده کادمیم می توان به 109 cd اشاره کرد که نیمه عمر 462.6 روز دارد و در «میله های کنترلی» موجود در تاسیسات راکتورها بعنوان مانعی برای کنترل نوترون ها در شکافت هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد
ایزوتوپ ها
در حالت طبیعی کادمیم دارای هشت ایزوتوپ می باشد. برای دوتا از آنها رادیواکتیویته به طور طبیعی مشاهده شده و سه تا از آنها احتمالاً دارای رادیواکتیو بوده اما واپاشی آنها هرگز مشاهده نشده، دو ایزوتوپ رادیو اکتیو دار طبیعی 113Cd(واپاشی بتا و نیمه عمر 7.7 أ— 1015 سال (  و116Cd (واپاشی بتا و نیمه عمر 2.9 أ— 1019 سال) ، سه ایزوتوپ رادیواکتیو دیگر که واپاشی در آنها مشاهده نشده ، 106Cd ، 108Cd ، 114Cd هستند و سه ایزوتوپ غیر رادیواکتیو و پایدار 110cd، cd 111 وcd 112  می باشند. ایزوتوپهای ساخته شده کادمیم می توان به 109 cd اشاره کرد که نیمه عمر 462.6 روز دارد و در «میله های کنترلی» موجود در تاسیسات راکتورها بعنوان مانعی برای کنترل نوترون ها در شکافت هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد.
میله های کنترلی
این میله ها از عناصری ساخته می شوند که قابلیت جذب نوترون های زیادی را داشته در عین حال خودشان شکافت هسته ای نداشته باشند. میله های کنترلی در راکتورهای هسته ای برای سنجش میزان شکافت اورانیوم و پلوتونیوم مورد استفاده قرار می گیرند. میله های کنترلی اغلب به صورت عمودی در داخل هسته راکتورها جای می گیرند.
عناصر شیمیایی اصلی که برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرد نقره، اینیدیم و کادمیم بوده و عناصر دیگری نیز به طور جزیی مورد استفاده قرار میگیرد. انتخاب ماده مورد نظر تاثیر بسزایی در انرژی نوترونها در راکتور ها و مقاومت در برابر افزیش نوترونها و خاصیت های مکانیکی و طول عمر آنها دارد.
میله های کادمیم- ایندیم- نقره به طور معمول 80% نقره،15% ایندیم و 5% کادمیم هستند که در راکتورهای( PWR (Pressurized water reactorsمورد استفاده قرار می گیرند
عناصر دیگری شامل بورون و هافنیم جذب نوترون خوبی دارند نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
در طراحی اکثر راکتورها یکی از نکات ایمنی مربوط به میله های  کنترلی است. میله های کنترلی توسط میدان الکترومغناطیس به ماشین آلات بالابرنده چسبانده شده تا یک به هم پیوستگی مستقیم نیز داشته باشند، دلیل این نوع طراحی این است که اگر در حادثه ای برق نیروگاه قطع شود یا اگر ماشین آلات بالا برنده دچار نقص شوند میلهای کنترلی به سمت زمین سقوط کرده و در داخل ستون رفته و مانع واکنش می شوند. البته یک استثنا قابل ذکر برای اینگونه ایمنی ها، در راکتورهای BWR  است که آنها مستلزم داشتن یک سیستم هیدرولیکی و همچنین استفاده از آب در یک مخزن که با فشار بالای نیتروژن  کار می کند در زمان ضروری خاموشی برای میله های کنترلی می باشند.
مدیریت نامناسب یا شکست میله های کنترلی باعث بوجود آمدن پیامدهای ناگواری در راکتورها خواهد شد. همانند انفجار SL-1  و حادثه چرنوبیل.
قابل ذکر است که SL-1 یکی از آزمایشهای اتمی ارتش آمریکا در سال 1961 بوده که سه نفر جان خود را در آن از دست دادند. دلیل اصلی این حادثه معیوب بودن میله های کنترلی برای جذب نوترون های داخل هسته راکتور بود.
و حادثه چرنوبیل هم در سال 1986 در اوکراین اتفاق اقتاد که بزرگترین فاجعه انفجار راکتورهای اتمی دنیا است.

منبع: تبیان